【正文】 7 ?? ?????? deWeHeH jjjd )()(21)( )( ???? (38) 因而 )( ?jd eH 逼近 )( ?jeH 的好壞完全取決于窗函數(shù)的頻率特性 )( ?jeW 窗函數(shù))(nRN 的頻率特性 )( ?jeW 為： ????? 10 )()(NnnjNj enReW ?? (39) 常用的窗函數(shù)有：三角窗、矩形窗、漢寧（ hanning）窗、海明（ hamming）窗、布萊克曼（ Blackman）窗、凱塞（ Kaiser）窗。設(shè)計模型可直接向 VHDL 硬件描述語言轉(zhuǎn)換，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代 電子 技術(shù)自動化開發(fā)的特點與優(yōu)勢。 圖 5 FIR濾波器的幅頻響應 11 通帶處為 1dB衰減，在 4KHz處為 3dB衰減而在 50dB衰減。在本例中輸入濾波器的信號是由一個 8位 AD提供的所以要至少乘以 27，有所使用的 AD資料可知（本例中 AD的性能將在下文中詳細介紹）當 AD輸出為“ 00000000”代表 0AD輸出為“ 11111111”表示的數(shù)值為 256，而在濾波器輸入端口中“ 11111111”如果是 Signed inter 則表示為 128，如 果是 Unsigned inter則表示 1，所以如果濾波器的輸入為 8為的話直接和 AD的輸出相連是絕對得不到所需要的結(jié)果的。 14 圖 12 子系統(tǒng)模型 更具 節(jié)所敘述的原因，子系統(tǒng)的輸入端設(shè)置為 9 位有符號整型，因為輸入信號為9 位有符號整型所以，所有的系數(shù)都同樣設(shè)置為 9 位有符號整型。添加一個 4 輸入加法器將所 out1 相加則濾波器模型就搭建完畢了。可以看出 仿真結(jié)果完全達到了設(shè)計 要求，所以 DSPbuilder 模型設(shè)計成功。 19 AD/DA 的選擇 由于本例中是對模擬的信號濾波最終也要還原成模擬信號所以需要 AD 將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，通過 FIR 濾波器濾波后再用 DA 將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號。芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖所示 : 圖 19 DA 結(jié)構(gòu)圖 通過上述 AD/DA 的資料可以知道，上述芯片完全達到了為本例的濾波器提供輸入信號以及完整的將本例的濾波器輸出的信號還原成模擬信號的要求。幾個月的 潛心研究 ，緊張而又充實的畢業(yè)設(shè)計終于落下了帷幕。其次安裝順序必須正確要先安裝 Matlab 再安裝 QuartusⅡ 最后安裝 DSPbuilder 否則也會出現(xiàn)上述問題。第三個是 AD 輸出端口和濾波器輸入端口的匹配問題， AD 輸出為“ 11111111”時表 示的數(shù)值為 256，而在濾波器輸入端口中“ 11111111”如果是 Signed inter 則表示為 128，如果是 Unsigned inter 則表示 1，所以如果濾波器的輸入為 8 為的話直接和 AD 的輸出相連是絕對得不到所需要的結(jié)果的。本文引用了 多 位學者的研究文獻， 假如 沒有各位學者研究成果 所給我的 幫助 以及 啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 特別是 要強烈感謝我的論文指導老師 譚 敏 老師，她給予我 無私的指導 并且 不厭其煩的 幫助我解決各種難題，花大量的時間幫我 進行論文的修改。 AD/DA 的速度很好選擇，就是 AD/DA 的最大采樣頻率要大于截止頻率的兩倍。其中一些難關(guān)以及心得還是值得在文章的最后和大家分享一下。 22 總結(jié) 2020年 初 ，我開始了我的畢業(yè) 設(shè)計準備 工作，時至今日， 畢業(yè)十幾 基本完成。轉(zhuǎn)換公式如下： 151 ??INAD VV 當輸入信號 Vin=5(V)的時候， 則 輸入到 AD 的信號 Vad=2(V)； 當輸入信號 Vin=5(V)的時候， 則 輸入到 AD 的信號 Vad=0(V)； 本例 使用的 高速 DA 芯片是 AD 公司推出的 AD9708。 圖 15 SignalCompiler 窗口 最終在 QuartusⅡ 中所生成的器件如下圖所示 圖 16 QuartusⅡ 中所生成的器件 Clock 為時鐘輸入信號，本例中輸入 20KHz 的采樣頻率。為了模擬 AD 輸出的信號所以 調(diào)高信號使其幅值從 0246， 調(diào)整好 Chirp Signal 和 Scope 的參數(shù)后點擊運行查看其仿真的結(jié)果。 修改 SubSystem 的 Mask 參數(shù)：選中子系統(tǒng)模型，然后 點擊 菜單“ Edit”中的，在對話框中 點擊 “ Documentation”選項頁，設(shè)置“ Mask type”為“ SubSystem AlteraBlockSet”（子系統(tǒng) Altera 模塊集）， 否則系統(tǒng)將只能仿真無法生成 QuarterⅡ 文件。 首先先要搭建一個 5階的濾波器然后打包成一個器件命名 SubSystem，即完成如下公式 11111 )4()3()2()1()0()( ????? ????? zhzhzhzhzhzH (42) 當然這不是硬性的要求但這樣做會使得設(shè)計界面整潔、清爽，減少可能會發(fā)生錯誤的幾率。其實 Matlab 給出的系數(shù)是假設(shè)輸入是數(shù)值為 1~ 1 的 信號，實際應用中要更具輸入信號位數(shù)乘以 2n， 例如如果輸入信號是 8 位的 信號則至少要對所有系數(shù)乘以 27. 為了導出設(shè)計好的濾波系數(shù)，在 FDATool 中 點擊菜單“ File”再點擊“ Export...” ,進入如下圖的（ Export）對話框。 顯然由于本系統(tǒng)設(shè)計的是低通濾波器所以 Filter Type（濾波器類型）選擇 Lowpass（低通）；由于設(shè)計的是 FIR濾波器所以選擇 Design Method（設(shè)計方法）為FIR，由于祖帶最小衰減為 50dB更具第三章 FIR濾波器的數(shù)學原理以及 表一種各種窗函數(shù)的參數(shù)本文 使用 window（窗口法）并選擇窗口類型為 Hamming； Fiter Order(濾波器階數(shù) )選擇 19，而不是 20因為 FIR濾波器的常系數(shù)是從 )0(h 開始的；由于 7kHz處衰減為50dB所以 Fs設(shè)置為 20kHz Fc設(shè)置為 4kHz，采樣頻率越低濾波器會越鋒利，理論上來說采樣頻率只要是截止頻率的兩倍就可以了，但事實上采樣頻率一般都需要是截止頻率的 6倍才能有比較好的效果；最后點擊最下面的按鈕“ Design Fiter”讓 Matlab計算 FIR濾波器的系數(shù)并且做必要的分析。 DSP Builder 是美國 Altera 公司推出的一個面向 DSP 開發(fā)的系統(tǒng)級設(shè)計工具，它 能夠 在 QuartusⅡ 設(shè)計環(huán)境中集成 Matlab 和 SimuIinkDSP 開發(fā)軟件。一般用窗函數(shù)設(shè)計 FIR 數(shù)字濾波器時，先要給出所求的理想濾波器頻率響應)( ?jeH ，再 通過設(shè)計 ??? ?? 10 )()( Nn njjd enheH ?? 來逼近 )( ?jH 。 如果濾波器的 單位函數(shù)響應的波形關(guān)于 21?N 奇對稱 ，即 )1()( nNhnh ???? （ 33） 相比之下，這種系統(tǒng)的相頻特性上多了 2? 的相移。軟件實現(xiàn)方法簡單 ,但實時性能 差 。 FIR 是線性相位的，無論多少階，在通帶內(nèi)的信號群時延相等，即無色散，對于 PSK 這類信號傳輸尤為重要， IIR 通常是非線性的，但是目前也有準線性相位設(shè)計方法得到 IIR 數(shù)字濾波器的系數(shù)，其結(jié)果是使得通帶內(nèi)的相位波動維持在一個工程可接受的范圍內(nèi)。第二，數(shù)字濾波器的性能不易受到外界環(huán)境因素的干擾，其各項性能穩(wěn)定性很高。所以數(shù)碼設(shè)備的出現(xiàn)提高了進步的雷達信號處理技術(shù)。 圖像處理 數(shù)字濾波技術(shù)成功地應用于圖像恢復和增強靜止圖像和活動圖像、數(shù)據(jù)壓縮、噪聲和干擾 ,圖像識別和色譜 x射線攝影 ,并成功地應用 于雷達、聲納、超聲波成像的圖像和紅外可見信號。它是使用特殊的數(shù)字硬件或軟件運行在一臺通用計算機生成的聲音 。數(shù)字濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣。這些信號 中 大部分是擬信號 ， 模擬信號是自變量連續(xù)的函數(shù)，自變量是一維 、 二維 以及 多維的。 本文使用 DSP Builder 實現(xiàn)有限沖激響應濾波器 （ FIR 濾波器） 的設(shè)計方案 , 并以一個 20 階低通 FIR 數(shù)字濾波器的實現(xiàn)為例 ,設(shè)計并完成軟件仿真與驗證 以及硬件的實現(xiàn) 。 Finite impulse response filter。 數(shù)字信號處理是數(shù)字序列與 數(shù)值計算的方法對各種加工、信號變換到符合需要的某種形式。在近代電信設(shè)備和各類控制系統(tǒng)中，數(shù)字濾波器應用極為廣泛，這里只列舉部分應用最成功的領(lǐng)域。第四 ,語音增強。其中 ,被認為是一種通信技術(shù)未來發(fā)展方向的軟件無線電技術(shù)也 是 基于數(shù)字濾波技術(shù)。 3 第二章數(shù)字濾波器基本理論 定義 所謂數(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)字信號，通過一定運算關(guān)系改變輸入信號所含頻率成分的相對比例或者濾除某些頻率成分的器件。隨著超大規(guī)模集成電路高速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)和計算機數(shù)據(jù)處理容量和速度的不斷提高，數(shù)